(57)【要約】【課題】、検出精度、検出感度などの物理量検出特性を向上させることが可能な物理量検出器の提供。【解決手段】加速度検出器１は、圧電性を有し、慣性力によって撓むことが可能な板状の可撓部（ベース部１０、継ぎ手部１１、可動部１２）と、ベース部１０及び可動部１２の主面１０ａ，１２ａに搭載された加速度検出素子１３と、可動部１２に搭載された導電性を有する質量部１５と、ベース部１０、継ぎ手部１１、可動部１２と加速度検出素子１３と質量部１５とを収容するパッケージ２０と、を備え、加速度検出素子１３には、検出した加速度を電気信号として取り出す配線１３ｆ，１３ｇが設けられ、質量部１５は、所望の電位に保持されることを特徴とする。【選択図】図２
2013050321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電性を有し、板状の可撓部と、
前記可撓部の両主面のうち少なくとも一方の前記主面に搭載された物理量検出素子と、
前記可撓部に搭載された導電性を有する質量部と、
前記可撓部と前記物理量検出素子と前記質量部とを収容するパッケージと、を備え、
前記物理量検出素子には、検出した物理量を電気信号として取り出す配線が設けられ、前記質量部は、所望の電位に保持可能であることを特徴とする物理量検出器。
【請求項２】
請求項１に記載の物理量検出器において、前記パッケージは、前記可撓部と前記物理量検出素子と前記質量部とを搭載するパッケージベースと、
前記パッケージベースに搭載されており、且つ前記物理量検出素子を覆う導電性を有する蓋体と、を備え、
前記質量部は、前記蓋体と同電位に保持可能であることを特徴とする物理量検出器。
【請求項３】
請求項２に記載の物理量検出器において、前記パッケージベースは、前記蓋体と対向する内底面に導電部が設けられ、
前記可撓部は、両前記主面に跨って設けられた電極を有し、
前記質量部は、前記電極と電気的に接続され、且つ、前記導電部と同電位に保持可能であることを特徴とする物理量検出器。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の物理量検出器において、前記質量部は、切り欠き部を有し、且つ、前記物理量検出素子が搭載された前記可撓部の前記主面に搭載され、
平面視において、前記質量部の前記切り欠き部内に、前記物理量検出素子の一部が配置されていることを特徴とする物理量検出器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の物理量検出器において、前記可撓部は、ベース部と、該ベース部に継ぎ手部を介して接続された可動部と、を有し、
前記可動部は、前記継ぎ手部を支点にして前記可動部の主面と交差する方向に変位可能であり、
前記物理量検出素子は、前記継ぎ手部を跨いで前記ベース部と前記可動部とに掛け渡され、
前記質量部は、前記可動部の前記主面に搭載されていることを特徴とする物理量検出器。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の物理量検出器を備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物理量検出器及びこの物理量検出器を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
物理量検出器としては、特許文献１に、一端をベースに固定し、他端に重りを配置した水晶板より成る梁の両面もしくは片面に、梁と同一のカットアングルを有する双音叉振動子を固定した構造の加速度センサーであって、梁の少なくとも片面上に双音叉振動子の両端部をそれぞれ固定支持する一対の突出部を所定間隔をおいて設け、突出部間に双音叉振動子を橋架固定した構成の加速度センサーが開示されている。
【０００３】
特許文献１の加速度センサーは、重りの質量効果により加速度検出感度特性に優れるという利点がある。また、上記加速度センサーは、梁と双音叉振動子とが同一材料であることから、熱膨張係数が等しくなり、温度変化に対して両者の接合部分に発生する応力歪（熱応力）を小さくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２−２４８８６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の加速度センサーは、例えば、パッケージに収容される際に、小型化を図るために、金属製の重りとパッケージの金属製のリッド（蓋体）とが近接して配置されることから、重りとリッドとの間に静電容量が発生することがある。
この静電容量は、静電容量の一般式である式（１）によれば、物理量としての加速度印加時の梁の撓みによる重りとリッド（対向電極）との距離（ｄ）の変化に連動して増減する。
Ｃ＝ε×Ｓ／ｄ・・・・・・・・（１）
（静電容量をＣ、対向電極の面積をＳ、対向電極間の距離をｄ、誘電率をεとする。）
上記加速度センサーは、小型化を図るために、重りと双音叉振動子とが近接して配置されていることから、重りと双音叉振動子とのカップリング（結合）によって、上記の増減する静電容量が双音叉振動子の発振回路に付加され、双音叉振動子の振動が不安定になる虞がある。
この結果、上記加速度センサーは、加速度検出精度などの加速度検出特性が劣化する虞がある。
【０００６】
また、上記加速度センサーは、梁に圧電材料である水晶板を用いていることから、加速度印加時に、梁の慣性力が集中する重りとの接合部分に、圧電効果に伴う電荷（起電力）が発生し易い。
上記加速度センサーは、発生した電荷が分極により梁の表側（リッド側）と裏側（パッケージの内底面（内側の底面）側）とで極性が異なる静電気となり、梁の表側とパッケージのリッドとの間、または梁の裏側とパッケージの内底面側の配線などとの間に静電気力が発生する。
上記加速度センサーは、この静電気力によって、梁がパッケージのリッド側に引き付けられたり、パッケージの内底面側に引き付けられたりして、梁の本来の撓み動作が阻害されることから、加速度検出感度などの加速度検出特性が劣化する虞がある。
また、上記加速度センサーは、重りそのものの電位が不安定であるので、電気的な外乱の影響を重りが受け、これに伴い重りと双音叉振動子との間の寄生容量を介したカップリング状態に変化が生じ加速度検出特性に悪影響が発生する虞もある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］本適用例にかかる物理量検出器は、圧電性を有し、板状の可撓部と、前記可撓部の両主面のうち少なくとも一方の前記主面に搭載された物理量検出素子と、前記可撓部に搭載された導電性を有する質量部と、前記可撓部と前記物理量検出素子と前記質量部とを収容するパッケージと、を備え、前記物理量検出素子には、検出した物理量を電気信号として取り出す配線が設けられ、前記質量部は、所望の電位に保持可能であることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、物理量検出器は、物理量検出素子（双音叉振動子に相当）に、検出した物理量を電気信号として取り出す配線が設けられ、可撓部（梁に相当）に搭載された質量部（重りに相当）が所望の電位に保持可能である。
この結果、物理量検出器は、質量部とパッケージの一部である、例えば、蓋体とが同電位となることによって、質量部と蓋体との間の静電容量が消滅することから、質量部と物理量検出素子とのカップリングを回避して、物理量検出素子の挙動を安定させることができる。
したがって、物理量検出器は、物理量検出精度などの物理量検出特性を向上させることができる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例にかかる物理量検出器において、前記パッケージは、前記可撓部と前記物理量検出素子と前記質量部とを搭載するパッケージベースと、前記パッケージベースに搭載されており、且つ前記物理量検出素子を覆う導電性を有する蓋体と、を備え、前記質量部は、前記蓋体と同電位に保持可能であることが好ましい。
【００１１】
これによれば、物理量検出器は、パッケージが各構成要素を搭載するパッケージベースと、パッケージベースを覆う導電性を有する蓋体と、を備え、質量部が蓋体と同電位に保持可能であることから、質量部と蓋体との間の静電容量を消滅させることができる。
この結果、物理量検出器は、質量部と物理量検出素子とのカップリングを回避して、物理量検出素子の挙動を安定させることができる。
したがって、物理量検出器は、物理量検出精度などの物理量検出特性を向上させることができる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例にかかる物理量検出器において、前記パッケージベースは、前記蓋体と対向する内底面に導電部が設けられ、前記可撓部は、両前記主面に跨って設けられた電極を有し、前記質量部は、前記電極と電気的に接続され、且つ、前記導電部と同電位に保持可能であることが好ましい。
【００１３】
これによれば、物理量検出器は、パッケージベースの内底面に導電部が設けられ、質量部が可撓部の電極と接続され、且つ、導電部と同電位に保持可能である。
このことから、物理量検出器は、可撓部の質量部との接合部分における圧電効果に伴う両主面で極性の異なる電荷の発生が抑制され、質量部及び可撓部の電極と、パッケージベースの内底面の導電部及び蓋体とが同電位となる。
この結果、物理量検出器は、可撓部と、パッケージベースの内底面及び蓋体との間の静電気力を殆ど解消できることから、静電気力による可撓部の撓み動作の阻害を抑制することができる。
したがって、物理量検出器は、物理量検出感度などの物理量検出特性を向上させることができる。
【００１４】
［適用例４］上記適用例にかかる物理量検出器において、前記質量部は、切り欠き部を有し、且つ、前記物理量検出素子が搭載された前記可撓部の前記主面に搭載され、平面視において、前記質量部の前記切り欠き部内に、前記物理量検出素子の一部が配置されていることが好ましい。
【００１５】
これによれば、物理量検出器は、質量部が、物理量検出素子が搭載された可撓部の主面に搭載され、平面視において、質量部の切り欠き部内に、物理量検出素子の一部が配置されている。
この結果、物理量検出器は、上記各適用例に準じた作用・効果により物理量検出特性を向上させつつ、可撓部のスペースを効率的に活用でき、更なる小型化を図ることができる。
【００１６】
［適用例５］上記適用例にかかる物理量検出器において、前記可撓部は、ベース部と、該ベース部に継ぎ手部を介して接続された可動部と、を有し、前記可動部は、前記継ぎ手部を支点にして前記可動部の主面と交差する方向に変位可能であり、前記物理量検出素子は、前記継ぎ手部を跨いで前記ベース部と前記可動部とに掛け渡され、前記質量部は、前記可動部の前記主面に搭載されていることが好ましい。
【００１７】
これによれば、物理量検出器は、可撓部がベース部と、継ぎ手部と、可動部と、を有し、可動部が継ぎ手部を支点にして主面と交差する方向に変位可能であり、物理量検出素子が、継ぎ手部を跨いでベース部と可動部とに架け渡され、質量部が、可動部の主面に搭載されている。
この結果、物理量検出器は、可撓部が更に撓み易い構成となっていることから、物理量検出特性の中で、特に検出感度を更に向上させることができる。
【００１８】
［適用例６］本適用例にかかる電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量検出器を備えたことを特徴とする。
【００１９】
これによれば、本構成の電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の物理量検出器を備えたことから、上記適用例のいずれか一例に記載の効果を奏する電子機器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の加速度検出器の概略構成を示す部分展開模式斜視図。
【図２】図１の加速度検出器の概略構成を示す模式平断面図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面図。
【図３】加速度検出器の動作について説明する模式断面図であり、（ａ）は、可動部が紙面下方（−Ｚ方向）に変位した状態を示す断面図、（ｂ）は、可動部が紙面上方（＋Ｚ方向）に変位した状態を示す断面図。
【図４】加速度検出素子を含む発振回路の回路図であり、（ａ）は質量部とリッドとが同電位でない場合を示す回路図、（ｂ）は質量部とリッドとが同電位である場合を示す回路図。
【図５】第２実施形態の傾斜計を示す模式斜視図。
【図６】傾斜計の内部に収容された傾斜センサーモジュールの概略構成を示す部分展開模式斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
（第１実施形態）
最初に、物理量検出器の構成の一例について説明する。
図１は、第１実施形態の物理量検出器の一例としての加速度検出器の概略構成を示す部分展開模式斜視図である。図２は、図１の加速度検出器の概略構成を示す模式平断面図である。図２（ａ）は、平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ線での断面図である。なお、一部の配線は省略してあり、図２（ａ）では、リッド（蓋体）を省略してある。また、各構成要素の寸法比率は実際と異なる。
【００２３】
図１、図２に示すように、加速度検出器１は、平板枠状のベース部１０と、ベース部１０の枠の内側に配置され、一方の端部（固定端）が継ぎ手部１１を介してベース部１０に接続された矩形平板状の可動部１２と、ベース部１０と可動部１２とに継ぎ手部１１を跨いで架け渡された物理量検出素子としての加速度検出素子１３と、上記各構成要素を収容するパッケージ２０とを備えている。
なお、加速度検出器１は、ベース部１０における継ぎ手部１１に隣接し加速度検出素子１３の一方側が固定される部分と、継ぎ手部１１と、可動部１２と、が可撓部に対応している。
【００２４】
ベース部１０、継ぎ手部１１、可動部１２は、例えば、圧電性を有する水晶の原石などから所定の角度で切り出された水晶基板を用いて一体で略平板状に形成されている。なお、継ぎ手部１１で接続された一方の端部側を除いて、可動部１２とベース部１０との間には、両者を分割するスリット状の貫通孔が設けられている。
ベース部１０、継ぎ手部１１、可動部１２の外形形状は、フォトリソグラフィー、エッチングなどの技術を用いて精度よく形成されている。
【００２５】
可動部１２には、平板の表裏面に相当する両主面１２ａ，１２ｂに、スルーホール１２ｃを介して跨るように電極１２ｄが設けられている。電極１２ｄの主面１２ｂ側から引き出された配線１２ｅは、継ぎ手部１１を経由してベース部１０の、図２（ａ）における紙面左下の角部（＋Ｘ方向側、且つ、−Ｙ方向側の角部）の、両主面１０ａ，１０ｂのうちの主面１０ｂ側に設けられた外部接続端子１０ｃに接続されている。
また、可動部１２の主面１２ａには、導電性を有する慣性質量部としての質量部１５が搭載されている。質量部１５は、導電性を有する接合材１６を介して主面１２ａの電極１２ｄに接合されている。これにより、質量部１５は、電極１２ｄと電気的に接続されている。
【００２６】
継ぎ手部１１は、両主面１２ａ，１２ｂ（１０ａ，１０ｂ）側からのハーフエッチングによって、ベース部１０と可動部１２とを区切るように、ベース部１０と可動部１２とを結ぶ方向（Ｙ軸方向）と直交する方向（Ｘ軸方向）に沿って有底の溝部１１ａが形成されている。
溝部１１ａにより、継ぎ手部１１のＹ軸方向に沿った断面形状（図２（ｂ）の形状）は、例えば、略Ｈ字状に形成されている。
この継ぎ手部１１により、可動部１２は、主面１２ａ（１２ｂ）と交差する垂線方向（Ｚ軸方向）に加わる加速度（これに伴う慣性力、重力）に応じて、継ぎ手部１１を支点（回転軸）にして主面１２ａと交差する方向に変位（回動）可能となっている。換言すれば、可撓部としての可動部１２は、慣性力によって撓むことが可能である。
【００２７】
質量部１５は、加速度検出器１の感度向上を図るべく平面サイズ（体積、質量）を極力大きくするために、可動部１２における継ぎ手部１１側とは反対側の自由端側から、加速度検出素子１３を避けて二股状で継ぎ手部１１近傍まで延び、平面視において、略Ｕ字状に形成されている。
換言すれば、質量部１５は、厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通する略Ｕ字状の切り欠き部１５ａを有し、平面視において、切り欠き部１５ａ内に、加速度検出素子１３の一部が配置されていることになる。
【００２８】
質量部１５には、例えば、Ｃｕ（銅）、Ａｕ（金）などの金属に代表される比較的比重の大きい材料が用いられている。
接合材１６には、例えば、金属フィラーなどの導電性物質が混合され、弾性に優れたシリコーン系樹脂（変成シリコーン樹脂など）を含む導電性接着剤や、ハンダ、またはＡｕ／Ｓｎ合金などが用いられている。
なお、質量部１５と可動部１２（電極１２ｄ）との接合範囲は、熱応力の抑制の観点から、可動部１２との接合強度に必要な面積を確保しつつ、質量部１５の平面積よりも小さくすることが好ましい。また、質量部１５は、接合時の傾き回避の観点から、平面視において、質量部１５の重心が接合範囲内に収まることが好ましい。
【００２９】
加速度検出素子１３は、ベース部１０と可動部１２とを結ぶ方向（Ｙ軸方向）に沿って延びる２本の角柱状のＸ軸方向に屈曲振動をする振動梁１３ａ，１３ｂを有する加速度検出部１３ｃと、加速度検出部１３ｃの両端に接続された一対の基部１３ｄ，１３ｅと、振動梁１３ａ，１３ｂから基部１３ｅにかけて設けられ、検出した物理量としての加速度を電気信号として取り出す配線１３ｆ，１３ｇ（一部を図示）と、を備えている。
加速度検出素子１３は、圧電材料を用いて２本の振動梁１３ａ，１３ｂと一対の基部１３ｄ，１３ｅとで二組の音叉を構成することから、双音叉型圧電振動素子（双音叉素子、双音叉振動子）とも呼ばれている。
加速度検出素子１３は、例えば、水晶の原石などから所定の角度で切り出された水晶基板を用いて、加速度検出部１３ｃと基部１３ｄ，１３ｅとが一体で略平板状に形成されている。また、加速度検出素子１３の外形形状は、フォトリソグラフィー、エッチングなどの技術を用いて精度よく形成されている。
【００３０】
加速度検出素子１３は、一方の基部１３ｄが可動部１２の主面１２ａ側に、例えば、低融点ガラス、共晶接合可能なＡｕ／Ｓｎ合金などの接合部材１７を介して固定され、他方の基部１３ｅがベース部１０の主面１０ａ側（可動部１２の主面１２ａと同じ側）に接合部材１７を介して固定されている。
なお、加速度検出素子１３と、ベース部１０の主面１０ａ及び可動部１２の主面１２ａとの間には、可動部１２の変位時に加速度検出素子１３とベース部１０及び可動部１２とが互いに接触しないように、所定の隙間が設けられている。この隙間は、本実施形態では、接合部材１７の厚さで管理されている。
具体的には、例えば、ベース部１０及び可動部１２と加速度検出素子１３との間に、所定の隙間に相当する厚さに形成されたスペーサーを挟んだ状態で、ベース部１０及び可動部１２と加速度検出素子１３とを接合部材１７によって固定することで、隙間を所定の範囲内に管理することができる。
【００３１】
加速度検出素子１３は、振動梁１３ａ，１３ｂの配線１３ｆ，１３ｇ（励振電極の機能を有する）から基部１３ｅに引き出された引き出し電極１３ｈ，１３ｉが、例えば、金属フィラーなどの導電性物質が混合された導電性接着剤（例えば、シリコーン系導電性接着剤）１８によって、ベース部１０の主面１０ａに設けられた接続端子１０ｄ，１０ｅと接続されている。
詳述すると、引き出し電極１３ｈは、接続端子１０ｄと接続され、引き出し電極１３ｉは、接続端子１０ｅと接続されている。
ベース部１０の接続端子１０ｄ，１０ｅは、図示しない配線によって、ベース部１０の＋Ｙ方向側の２箇所の角部の主面１０ｂに設けられた外部接続端子１０ｆ，１０ｇと接続されている。詳述すると、接続端子１０ｄは、−Ｘ方向側の外部接続端子１０ｆと接続され、接続端子１０ｅは、＋Ｘ方向側の外部接続端子１０ｇと接続されている。
【００３２】
なお、可動部１２の電極１２ｄ、配線１２ｅ、加速度検出素子１３の配線１３ｆ，１３ｇ、引き出し電極１３ｈ，１３ｉ、ベース部１０の接続端子１０ｄ，１０ｅ、外部接続端子１０ｃ，１０ｆ，１０ｇは、例えば、Ｃｒを下地層とし、その上にＡｕが積層された構成となっている。
【００３３】
パッケージ２０は、平面形状が略矩形で凹部を有したパッケージベース２１と、パッケージベース２１の凹部を覆う平面形状が略矩形で平板状の蓋体としてのリッド２２と、を有し、略直方体形状に形成されている。
パッケージベース２１には、セラミックグリーンシートを成形して積層し焼成した酸化アルミニウム質焼結体、水晶、ガラス、シリコンなどが用いられている。
リッド２２には、導電性を有するコバール、４２アロイ、ステンレス鋼などの金属が用いられている。
【００３４】
パッケージベース２１には、内底面（凹部の内側の底面）２３の外周部分から凹部の内壁に沿って対向して突出した２箇所の段差部２３ａに、内部端子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂが設けられている。
内部端子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂは、各段差部２３ａの長手方向の両端にもうけられている。そして、内部端子２４ａ，２４ｂ，２５ｂは、ベース部１０の外部接続端子１０ｃ，１０ｆ，１０ｇと対向する位置（平面視において重なる位置）に設けられている。なお、内部端子２５ａは、ベース部１０がパッケージベース２１に固定される際に、内部端子２５ａ側へ傾斜しないようにバランスを取るために設けられている。
パッケージベース２１の、リッド２２に対向する内底面２３には、金属膜である導電部２３ｂが、可動部１２に対向する位置に略矩形状に設けられている。
【００３５】
パッケージベース２１の外底面（内底面２３の反対側の面、外側の底面）２６には、電子機器などの外部部材（例えば、プリント配線基板）に実装される際に用いられる外部端子２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂが形成されている。
外部端子２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂは、図示しない内部配線によって内部端子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂと接続されている。例えば、外部端子２７ａは、内部端子２４ａと接続され、外部端子２７ｂは、内部端子２４ｂと接続され、外部端子２８ａは、内部端子２５ａと接続され、外部端子２８ｂは、内部端子２５ｂ及び導電部２３ｂと接続されている。
なお、外部端子２８ａは、電気的な機能を必要とせずに、外部部材に実装される際の固定力確保のための端子として利用されるのであれば、内部端子２５ａと接続されていなくてもよい。
内部端子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ、外部端子２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ、導電部２３ｂは、Ｗ、Ｍｏなどのメタライズ層にＮｉ、Ａｕなどの各被膜をメッキなどの方法により積層した金属膜からなる。
【００３６】
パッケージベース２１には、凹部の底部にパッケージ２０の内部を封止する封止部２９が設けられている。
封止部２９は、パッケージベース２１に形成された、外底面２６側の孔径が内底面２３側の孔径より大きい段付きの貫通孔２９ａに、Ａｕ／Ｇｅ合金、ハンダなどからなる封止材２９ｂを投入し、加熱溶融後、固化させることでパッケージ２０の内部を気密に封止する構成となっている。
【００３７】
加速度検出器１は、ベース部１０の外部接続端子１０ｃ，１０ｆ，１０ｇを含む部分（４箇所の角部）が、例えば、金属フィラーなどの導電性物質が混合された導電性接着剤（例えば、シリコーン系導電性接着剤）３０を介して、パッケージベース２１の段差部２３ａの内部端子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂに固定されている。
これにより、外部接続端子１０ｃ，１０ｆ，１０ｇは、内部端子２４ａ，２４ｂ，２５ｂと導通をとることができる（電気的に接続される）。なお、ベース部１０と内部端子２５ａとの固定には、電気的に接続される必要がないことから非導電性接着剤を用いてもよい。
ここで、質量部１５、可動部１２の電極１２ｄ、配線１２ｅと電気的に接続されている外部接続端子１０ｃは、内部端子２５ｂを介して導電部２３ｂ及びパッケージベース２１の外部端子２８ｂと電気的に接続されていることとなる。
【００３８】
加速度検出器１は、ベース部１０がパッケージベース２１の内部端子２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂに固定された状態で、パッケージベース２１の凹部がリッド２２により覆われ、パッケージベース２１とリッド２２とがシームリング、低融点ガラス、接着剤などの接合部材２２ａで接合される。
この際、リッド２２は、図示しない内部配線によって外部端子２８ｂと電気的に接続される。
加速度検出器１は、リッド２２の接合後、パッケージ２０の内部が減圧された状態（真空度の高い状態）で、封止部２９の貫通孔２９ａに封止材２９ｂが投入され、加熱溶融後、固化されることにより、パッケージ２０の内部が気密に封止される。
なお、パッケージ２０の内部は、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガスが充填されていてもよい。
なお、パッケージは、パッケージベース及びリッドの両方に凹部を有していてもよい。
【００３９】
加速度検出器１は、外部端子２７ａ，２７ｂ、外部接続端子１０ｆ，１０ｇなどを経由して加速度検出素子１３の配線１３ｆ，１３ｇ（励振電極）に印加される駆動信号によって、加速度検出素子１３の振動梁１３ａ，１３ｂが所定の周波数で発振（共振）する。
そして、加速度検出器１は、加わる加速度に応じて変化する加速度検出素子１３の共振周波数を出力信号（電気信号）として出力する。
また、加速度検出器１は、外部端子２８ｂが外部部材の接地（ＧＮＤ）端子に実装されることによって、質量部１５と、可動部１２の電極１２ｄと、パッケージ２０の導電部２３ｂと、パッケージ２０のリッド２２とが、所望の電位としての接地電位（同電位）となる。
【００４０】
ここで、加速度検出器１の動作について説明する。
図３は、加速度検出器の動作について説明する模式断面図である。図３（ａ）は、可動部が紙面下方（−Ｚ方向）に変位した状態を示す模式断面図であり、図３（ｂ）は、可動部が紙面上方（＋Ｚ方向）に変位した状態を示す模式断面図である。
【００４１】
図３（ａ）に示すように、加速度検出器１は、Ｚ軸方向に加わる加速度＋αに応じた慣性力によって、可動部１２が、継ぎ手部１１を支点にして−Ｚ方向に変位した（撓んだ）場合、加速度検出素子１３には、Ｙ軸方向に基部１３ｄと基部１３ｅとが互いに離れる方向の引っ張り力が加わり、加速度検出部１３ｃの振動梁１３ａ，１３ｂに引っ張り応力が生じる。
これにより、加速度検出器１は、例えば、巻き上げられた弦楽器の弦のように、加速度検出部１３ｃの振動梁１３ａ，１３ｂの振動周波数（以下、共振周波数ともいう）が高くなる方に変化する。
【００４２】
一方、図３（ｂ）に示すように、加速度検出器１は、Ｚ軸方向に加わる加速度−αに応じた慣性力によって、可動部１２が、継ぎ手部１１を支点にして＋Ｚ方向に変位した場合、加速度検出素子１３には、Ｙ軸方向に基部１３ｄと基部１３ｅとが互いに近づく方向の圧縮力が加わり、加速度検出部１３ｃの振動梁１３ａ，１３ｂに圧縮応力が生じる。
これにより、加速度検出器１は、例えば、巻き戻された弦楽器の弦のように、加速度検出部１３ｃの振動梁１３ａ，１３ｂの共振周波数が低くなる方に変化する。
【００４３】
加速度検出器１は、この共振周波数の変化を検出可能な構成となっている。Ｚ軸方向に加わる加速度（＋α、−α）は、この検出された共振周波数の変化の割合に応じて、ルックアップテーブルなどによって定められた数値に変換することで導出される。
【００４４】
ここで、図３に示すように、加速度検出器１は、Ｚ軸方向に加わる加速度（＋α、−α）によって、質量部１５とパッケージ２０のリッド２２との距離ｄが変化する。
加速度検出器１は、仮に、質量部１５とリッド２２とが同電位となっていない場合には、質量部１５とリッド２２との間に静電容量が発生し、前述した式（１）によれば、この静電容量が距離ｄの変化に連動して増減する（可変容量となる）。
そして、質量部１５と加速度検出素子１３とのカップリング（結合）によって、上記の増減する静電容量が加速度検出素子１３の発振回路に付加され、加速度検出素子１３の振動が不安定になる虞がある。
【００４５】
加速度検出器１は、上述したように、外部端子２８ｂによって質量部１５とパッケージ２０のリッド２２とを同電位に保持可能であり、外部端子２８ｂを接地電位などの所望の電位に設定された回路配線に接続することで、質量部１５とパッケージ２０のリッド２２、導電部２３ｂとが同電位に保持される。これにより、加速度検出器１は、質量部１５とリッド２２との間に電位差がないことから、質量部１５とリッド２２との間の静電容量が消滅する（発生しない）こととなる。
この結果、加速度検出器１は、上記静電容量が加速度検出素子１３の発振回路に付加されないことから、加速度検出素子１３の振動を安定状態で維持することができる。
【００４６】
上記について、図を用いて詳述する。
図４は、加速度検出素子を含む発振回路の回路図である。図４（ａ）は、リッド２２が接地電位であり、質量部とリッドとが同電位でない場合を示す回路図であり、図４（ｂ）は、リッド２２または導電部２３ｂの少なくともいずれか一方と質量部とが同電位である場合を示す回路図である。
図４に示すように、発振回路５０Ａ，５０Ｂは、双音叉型圧電振動素子の一般的な発振回路であって、それぞれ加速度検出素子１３と、インバーターＩｖと、帰還抵抗Ｒｆと、ドレイン抵抗Ｒｄと、ゲート容量Ｃｇと、ドレイン容量Ｃｄと、を備えている。
この構成により、加速度検出素子１３は、加速度が印加されていない状態において、所定の共振周波数（例えば、約３２ｋＨｚ）で発振している。
【００４７】
図４（ａ）に示すように、質量部１５とリッド２２とが同電位でない場合（従来の場合）には、配線１３ｆと質量部１５などとの間、及び配線１３ｇと質量部１５などとの間に生じる寄生容量（浮遊容量、空間容量）Ｃ２，Ｃ３と共に、質量部１５とリッド２２との間で可動部１２の振動に伴い増減する静電容量Ｃ１が、発振回路５０Ａに付加され、加速度検出素子１３の振動が不安定になる（共振周波数が増減する）虞がある。
一方、図４（ｂ）に示すように、質量部１５を所望の電位に保持した場合、すなわち質量部１５とリッド２２とが同電位（接地電位）である場合（本実施形態の場合）には、寄生容量Ｃ２のラインと寄生容量Ｃ３のラインと、さらに静電容量Ｃ１とが所定の電位に固定されることになり、寄生容量Ｃ２、Ｃ３を介してノイズが発振回路５０Ｂへ伝達される虞や、静電容量Ｃ１が発振回路５０Ｂに付加されことがなくなる（実質的に静電容量Ｃ１が消滅する）。
この結果、加速度検出器１は、加速度検出素子１３の振動を安定状態で維持することができる。なお、寄生容量Ｃ２，Ｃ３分は、ゲート容量Ｃｇ及びドレイン容量Ｃｄの変更により補正される。
なお、加速度検出器１は、リッド２２と導電部２３ｂと質量部１５とを同電位にするか否かに係わらず、質量部１５を所望の電位（好ましくは接地電位）に保持すれば、電界などの電気的外乱の影響が質量部１５を介して加速度検出素子１３の電気信号として取り出す配線に到達するのを所望の電位（回路配線）へとバイパスして、加速度検出器１の電気的特性に与える影響を小さくする効果が期待できる。
【００４８】
上述したように、第１実施形態の加速度検出器１は、加速度検出素子１３に、検出した加速度を電気信号として取り出す配線１３ｆ，１３ｇが設けられ、可動部１２に搭載された質量部１５が所望の電位に保持される。
この結果、加速度検出器１は、質量部１５とパッケージ２０の一部である、リッド２２とが同電位となることによって、質量部１５とリッド２２との間の静電容量Ｃ１が消滅することから、質量部１５と加速度検出素子１３とのカップリングを回避して、加速度検出素子１３の振動を安定状態で維持することができる。
したがって、加速度検出器１は、加速度検出精度などの加速度検出特性を向上させることができる。
【００４９】
また、加速度検出器１は、質量部１５と、可動部１２の両主面１２ａ，１２ｂにスルーホール１２ｃを介して跨って設けられた電極１２ｄと、パッケージ２０の一部である、リッド２２及びパッケージベース２１の導電部２３ｂとが、互いに電気的に接続されていることから同電位となる。
この結果、加速度検出器１は、可動部１２の、質量部１５との接合部分における圧電効果に伴う両主面１２ａ，１２ｂで極性の異なる電荷の発生が抑制され、可動部１２（電極１２ｄ）と、リッド２２及びパッケージベース２１の導電部２３ｂとの間の静電気力を殆ど解消できることから、静電気力による可動部１２の撓み動作（変位）の阻害を抑制することができる。
この結果、加速度検出器１は、加速度検出感度などの加速度検出特性を向上させることができる。
【００５０】
また、加速度検出器１は、質量部１５が厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通する略Ｕ字状の切り欠き部１５ａを有し、且つ、加速度検出素子１３が搭載された可動部１２の主面１２ａに搭載され、平面視において、質量部１５の切り欠き部１５ａ内に、加速度検出素子１３の一部が配置されている。
この結果、加速度検出器１は、上述した作用・効果により加速度検出特性を向上させつつ、可動部１２のスペースを効率的に活用でき、更なる小型化を図ることができる。
【００５１】
また、加速度検出器１は、可撓部がベース部１０と、ベース部１０に継ぎ手部１１を介して接続された可動部１２と、を有してなり、可動部１２が、慣性力によって継ぎ手部１１を支点にして可動部１２の主面１２ａ（１２ｂ）と交差する方向（Ｚ軸方向）に変位可能である。そして、加速度検出器１は、加速度検出素子１３が、継ぎ手部１１を跨いでベース部１０の主面１０ａと可動部１２の主面１２ａとに掛け渡され、質量部１５が、可動部１２の主面１２ａに搭載されている。
これらにより、加速度検出器１は、例えば、継ぎ手部１１がない構成よりも、可撓部（可動部１２）が更に撓み易くなっていることから、加速度検出特性の中で、特に検出感度を更に向上させることができる。
【００５２】
なお、加速度検出器１は、質量部１５が、可動部１２の主面１２ａ側に代えて、主面１２ｂ側に搭載された場合でも、質量部１５、可動部１２の電極１２ｄ、パッケージ２０のリッド２２、パッケージ２０の導電部２３ｂが、互いに同電位に保持されることから、上記と同様の効果を奏することができる。
なお、加速度検出器１は、加速度検出素子１３以外の要素で発振回路５０Ｂを構成するための回路として、例えば、集積回路部品をパッケージ２０に収容した構成にしても構わない。
【００５３】
（第２実施形態）
次に、上記第１実施形態で述べた物理量検出器としての加速度検出器を備えた電子機器としての傾斜計について説明する。
図５は、第２実施形態の傾斜計を示す模式斜視図である。図６は、傾斜計の内部に収容された傾斜センサーモジュールの概略構成を示す部分展開模式斜視図である。
図５、図６に示すように、傾斜計４は、上記第１実施形態で述べた加速度検出器１を、傾斜センサーモジュール５の傾斜センサーとして備えている。
図６に示すように、傾斜センサーモジュール５は、ベース基板２０１と、断熱基板２０２と、基台２０３と、加速度検出器１と、発振器２０４と、キャップ２０５と、を備え、傾斜計４の内部に収容されている。
【００５４】
矩形平板状のベース基板２０１には、例えば、ＦＲ−４（ガラス布入りエポキシ樹脂基板）が用いられ、搭載された回路素子２０１ａによって、加速度検出器１や発振器２０４に関わる周辺回路が構成されている。また、ベース基板２０１には、外部（傾斜計本体）との入出力のための端子２０１ｂや、傾斜計本体への取り付け孔２０１ｃが形成されている。
矩形平板状の断熱基板２０２は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＬＣＰ（液晶ポリマー）などの低熱伝導率で耐熱性、電気特性、寸法安定性などに優れた樹脂が用いられ、厚み方向に貫通して固定されている細いピン状（棒状）の複数の接続ピン２０２ａによって、ベース基板２０１に隙間を有して接続されている。
基台２０３は、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの金属を用いて、削り出しまたは板金加工により略直方体形状に形成され、断熱基板２０２に、例えば、接着剤などで固定されている。なお、基台２０３には、上記の樹脂や酸化アルミニウム質焼結体（セラミック類）などを用いてもよい。
【００５５】
加速度検出器１及び発振器２０４は、基台２０３の側面（断熱基板２０２に対して直立する面）に、例えば、導電性接着剤などによって固定されている。２つの加速度検出器１は、基台２０３における隣り合う直角に接続された側面にそれぞれ固定されている。これにより、傾斜センサーモジュール５は、互いに直交する２軸に対する傾斜を検出することができる。
発振器２０４は、基台２０３における一方の加速度検出器１が固定された側面と対向する側面（換言すれば、他方の加速度検出器１が固定された側面と隣り合う側面）に固定されている。
加速度検出器１及び発振器２０４は、リード線２０６によって断熱基板２０２の接続ピン２０２ａに接続され、接続ピン２０２ａを経由してベース基板２０１に接続されている。
【００５６】
なお、一方の加速度検出器１の近傍には、周辺の温度を検知するサーミスター２０７（温度センサー）が備えられている。サーミスター２０７は、周辺の温度を検知して、加速度検出器１及び発振器２０４の周波数特性の温度補償（温度補正）をする際の、温度検知手段として備えられている。
サーミスター２０７は、上記加速度検出器１及び発振器２０４と同様に、リード線２０６によって断熱基板２０２の接続ピン２０２ａに接続され、接続ピン２０２ａを経由してベース基板２０１に接続されている。
発振器２０４は、加速度検出時における加速度検出器１の共振周波数と比較する比較回路の基準周波数（基準共振周波数）発振源として備えられている。
【００５７】
ベース基板２０１側に開口部を備えた箱状のキャップ２０５には、断熱基板２０２と同様に低熱伝導率の樹脂（ＰＢＴ、ＡＢＳ、ＰＣなど）が用いられ、ベース基板２０１上の断熱基板２０２、基台２０３、加速度検出器１、サーミスター２０７、発振器２０４、回路素子２０１ａなどを覆うようにベース基板２０１に固定されている。
【００５８】
これらの構成により、傾斜センサーモジュール５は、周囲の温度変化の加速度検出器１への到達を遅延させることができる。詳述すると、ベース基板２０１からの接触による熱伝導は、細いピン状の接続ピン２０２ａや低熱伝導率の樹脂が用いられた断熱基板２０２により遅延され、加速度検出器１の周辺の大気の対流や、外部部材の放射熱（輻射熱）による熱伝導は、低熱伝導率の樹脂が用いられたキャップ２０５による外気及び放射熱源からの遮断によって遅延される。
このように、傾斜センサーモジュール５は、周囲の温度変化の加速度検出器１への到達を遅延させることで、加速度検出器１の温度変化をなだらかにすることが可能となることから、加速度検出器１の、例えば、加速度検出精度などの加速度検出特性を良好な状態に維持することができる。
【００５９】
図５に戻って、傾斜計４は、例えば、山の斜面、道路の法面、盛土の擁壁面などの被計測場所に設置される。傾斜計４は、外部からケーブル４０を介して電源が供給され、または電源を内蔵し、図示しない駆動回路によって傾斜センサーモジュール５（加速度検出器１）に駆動信号が送られている。
そして、傾斜計４は、図示しない検出回路によって、傾斜センサーモジュール５（加速度検出器１）に加わる重力加速度に応じて変化する各共振周波数の周波数差から、傾斜計４の姿勢の変化（傾斜計４に対する重力加速度が加わる方向の変化）を検出し、それを角度に換算して、例えば、無線またはケーブル４０などで基地局にデータ転送する。これにより、傾斜計４は、日常の管理や異常の早期発見に貢献することができる。
【００６０】
上述した加速度検出器１は、上記傾斜計に限らず、地震計、ナビゲーション装置、姿勢制御装置、ゲームコントローラー、携帯電話などの加速度センサー、傾斜センサーなどとして好適に用いることができ、いずれの場合にも上記実施形態で説明した効果を奏する電子機器を提供することができる。
【００６１】
なお、上記実施形態において、ベース部１０、継ぎ手部１１、可動部１２の材料は、水晶に限定するものではなく、ガラス、またはシリコンなどの半導体材料であってもよい。
また、加速度検出素子１３の基材は、水晶に限定するものではなく、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）、四ホウ酸リチウム（Ｌｉ2Ｂ4Ｏ7）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ3）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電材料、または酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの圧電材料を被膜として備えたシリコンなどの半導体材料であってもよい。
【００６２】
以上、物理量検出器として加速度検出器を例に挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限定されず、加速度検出結果から力、速度、距離などを検出する物理量検出器にも適用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１…物理量検出器としての加速度検出器、１０…ベース部、１０ａ，１０ｂ…主面、１０ｃ…外部接続端子、１０ｄ，１０ｅ…接続端子、１０ｆ，１０ｇ…外部接続端子、１１…継ぎ手部、１１ａ…溝部、１２…可動部、１２ａ，１２ｂ…主面、１２ｃ…スルーホール、１２ｄ…電極、１３…物理量検出素子としての加速度検出素子、１３ａ，１３ｂ…振動梁、１３ｃ…加速度検出部、１３ｄ，１３ｅ…基部、１３ｆ，１３ｇ…配線、１３ｈ，１３ｉ…引き出し電極、１５…質量部、１５ａ…切り欠き部、１６…接合材、１７…接合部材、１８…導電性接着剤、２０…パッケージ、２１…パッケージベース、２２…蓋体としてのリッド、２２ａ…接合部材、２３…内底面、２３ａ…段差部、２３ｂ…導電部、２４ａ，２４ｂ，２５ａ，２５ｂ…内部端子、２６…外底面、２７ａ，２７ｂ，２８ａ，２８ｂ…外部端子、２９…封止部、２９ａ…貫通孔、２９ｂ…封止材、３０…導電性接着剤。
【図１】
2013050321.tif 000003
【図２】
2013050321.tif 000004
【図３】
2013050321.tif 000005
【図４】
2013050321.tif 000006
【図５】
2013050321.tif 000007
【図６】
2013050321.tif 000008